jueves, 20 de diciembre de 2012

Tipos de aceros en la carroceria del automóvil


Tipos de aceros empleados en la carrocería del automóvil y sus propiedades

 

Los aceros han recibido una clasificación en función de su límite elástico, resultando los siguientes grupos:
§  Aceros convencionales
§  Aceros de alta resistencia
§  Aceros de muy alta resistencia
§  Aceros de ultra alta resistencia

Acero convencional

El acero convencional es un acero dulce no aleado, laminado en frio y con un bajo contenido en carbono. Este reducido contenido de carbono le proporciona unas buenas características para el trabajo de deformación en prensas, pero por el contrario su límite elástico es demasiado bajo, por lo que  se necesitan mayores espesores para soportar los esfuerzos a los que se someten las distintas piezas, y además en los paneles exteriores se producen abolladuras con facilidad.

Se emplea: Su bajo limite elástico lo convierte en un material para usar en piezas con baja responsabilidad estructural (aletas, paneles de puertas, portones traseros, etc...).

Aceros de alta resistencia

Estos aceros se clasifican en tres tipos en función del mecanismo de endurecimiento que se usa para aumentar su resistencia.

Ñ       Aceros Bake-Hardening

Estos aceros han sido elaborados y tratados, para conseguir un aumento significativo del límite elástico durante un tratamiento térmico a baja temperatura, tal como una cocción de pintura. La ganancia en su límite elástico conseguida por el tratamiento de cocción, llamado efecto “Bake-hardening” (BH), es generalmente superior a 40 MPa. El efecto “Bake-Hardening” ofrece una mejora en la resistencia a la deformación y una reducción del espesor de la chapa para unas mismas propiedades mecánicas.

 Empleo: Estos aceros están destinados a piezas de paneleria exterior (puertas, capos, portones, aletas delanteras y techo) y piezas estructurales para el automóvil (bastidores inferiores, refuerzos y travesaños).

Ñ       Aceros Microaleados o Aceros ALE

Los aceros Microaleados o aceros ALE se obtienen mediante la reducción del tamaño de grano y precipitación del mismo, y en algunos casos, de forma selectiva se añaden otros elementos de aleación como titanio, niobio o cromo que confieren propiedades de dureza. Este tipo de aceros se caracterizan por una buena resistencia a la fatiga, una buena resistencia al choque y una buena capacidad de deformación en frio.

Empleo: Estos aceros se destinan sobre todo para piezas de la estructura que requieren una elevada resistencia a la fatiga, como por ejemplo los refuerzos de la suspensión, o refuerzos interiores. También se pueden encontrar en largueros y travesaños.

Ñ       Aceros Refosforados o Aceros Aleados al Fósforo

Son aceros con una matriz ferritica, que contienen elementos de endurecimiento en la solución solida, tales como fosforo, cuya presencia puede ser de hasta un 0,12%. Estos aceros se caracterizan por ofrecer altos niveles de resistencia, conservando al mismo tiempo una buena aptitud para la conformación por estampación.

Empleo: Las piezas fabricadas con esta clase de acero se destinan a usos múltiples, como piezas de estructuras o esfuerzos que están sometidos a fatiga, o piezas que deben intervenir en las colisiones como son largueros, travesaños o refuerzos de pilares.

Aceros de muy alta resistencia

Los aceros de muy alta resistencia o también llamados multifasicos obtienen la resistencia mediante la coexistencia en la microestructura final de “fases duras” al lado de “fases blandas”, es decir, se parte de un acero inicial que se somete a un proceso especifico, por lo general es un tratamiento térmico (temple, revenido, normalizado...), que lo trasforma en otro.

En esta categoría se incluyen los siguientes aceros:

Ñ       Aceros de fase doble (DP)

Este tipo de aceros presenta una buena aptitud para la distribución de las deformaciones, un excelente comportamiento a la fatiga y una alta resistencia mecánica lo que genera una buena capacidad de absorción de energía y por lo tanto predispone a utilizarlos en piezas de estructura y refuerzo. Su fuerte consolidación combinada con un efecto BH muy marcado les permite ofrecer buenas prestaciones para aligerar piezas.

Empleo: Como consecuencia de sus altas propiedades mecánicas y su potencial de aligeramiento entorno al 15% en comparación con los aceros convencionales, se usan en piezas con alto grado de responsabilidad estructural como son estribo, el montante A, correderas de asientos, cimbras de techo, etc...

Ñ       Aceros de Plasticidad Inducida por Transformación (TRIP)

La capacidad de consolidación de estos aceros es importante, lo que favorece la distribución de las deformaciones, y por lo tanto, le asegura una buena estampación, asi como ciertas características sobre piezas, en particular el limite elástico, que son mucho mas altas que sobre el metal plano. Este gran potencial de consolidación, y una alta resistencia mecánica generan una buena capacidad de absorción de energía, lo que predispone el uso de este tipo de aceros para piezas de estructura y refuerzo. A su vez, esta gama de aceros son sometidos a un importante efecto BH (Bake-Hardening) que les proporciona una mayor resistencia, y por lo tanto permite aligerar las piezas y aumentar su capacidad de absorción.

Empleo: Estos aceros se adaptan sobre todo a piezas de estructura y seguridad debido a su fuerte capacidad de absorción de energía y su buena resistencia a la fatiga, como son largueros, traviesas, refuerzos de pilar B, etc...

Ñ       Aceros de fase compleja (CP)

Los aceros de fase compleja se diferencian del resto por un bajo porcentaje en carbono, inferior al 0,2%. Su estructura está basada en la ferrita, en la cual también se encuentra austenita y bainita. Los aceros CP incorporan además, elementos de aleación ya convencionales (manganeso, silicio, cromo, molibdeno, boro) y microaleantes para afinamiento de grano (niobio y titanio), que les confieren una estructura de grano muy fino. Este tipo de aceros se caracterizan por una elevada absorción de energía acompañada de una alta resistencia a la deformación.

Empleo: Por su alta resistencia a la deformación, las piezas que se fabrican con este tipo de acero son aquellas que tienen como misión evitar la intrusión de elementos en la zona de pasajeros asi como en los habitáculos motor y maletero. Un ejemplo de la aplicación de este tipo de aceros en la carrocería del automóvil es el refuerzo del pilar B.

Aceros de ultra alta resistencia

Este tipo de aceros se caracteriza por su alta rigidez, la absorción de grandes energías y su alta capacidad para no deformarse. Los usos más comunes son aquellos en los que se requiere una elevada capacidad de absorber energía sin que se deforme la pieza, un ejemplo seria el refuerzo en el denominado pilar B.

Ñ       Aceros Martensíticos (Mar)

Los aceros Martensíticos presentan una microestructura compuesta básicamente de martensita, obtenida al transformarse la austenita en el tratamiento de recocido. El resultado son aceros que alcanzan limites elásticos de hasta 1400 MPa.

Empleo: Su alta resistencia a la deformación, convierten a estos tipos de aceros en los materiales más indicados para la fabricación de piezas destinadas a evitar la penetración de objetos en la zona de pasajeros, asi como en los habitáculos motor y maletero. Un ejemplo de su aplicación de este tipo de aceros en la carrocería del automóvil es el refuerzo del pilar B.

Ñ       Aceros al Boro o Aceros Boron (Bor)

Son aceros que presentan un alto grado de dureza como resultado del tratamiento térmico al que son sometidos asi como de la adición de elementos aleantes tales como Manganeso (1,1 a 1,4 %), cromo y boro (0,005 %). Gran parte de la dureza que poseen estos aceros es el resultado de la estructura martensítica que se obtiene de aplicar el tratamiento térmico.

Empleo: Por su alto límite elástico y su reducido alargamiento (en torno a un 8%) estos aceros se adaptan sobre todo a piezas estructurales del automóvil, en particular las piezas conferidas para dar un alto grado de seguridad, debido a su alta resistencia a los choques y a la fatiga. La mayoría de las aplicaciones actuales están centradas en piezas anti-intrusión (habitáculo o motor), por ejemplo, refuerzos de pilar B y traviesas.
 
 

martes, 11 de diciembre de 2012

Proceso de fabricación del acero


ACERO

¿Qué es el acero?
Es la denominación que comúnmente se le da en ingeniería metalúrgica a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,01% y el 2,1% en peso de su composición, dependiendo del grado; aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,03% y el 1,7%. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son quebradizas y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

Tratamiento térmico:

Proceso al que se someten los metales u otros tipos de materiales sólidos como polímeros con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad.

Consiste en:

1º- Calentar el acero a una temperatura determinada
2º- Mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada
3º- Enfriarlo a la velocidad conveniente

Propiedades mecánicas:

Dependen tanto de la composición química como de la estructura cristalina que tenga el acero. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas.

-          Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.
-          Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir  fisuras 8resistencia al imparto).
-          Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
-          Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar.

Las propiedades físicas y mecánicas dependen del tamaño, la forma y el perfil de los micro-constituyentes presentes.

Por lo general, los micro-constituyentes presentes en el acero son la ferrita, troostita, sorbita, austenita y cementita.

Principio del tratamiento térmico:

Un metal cambia de estructura cuando se calienta a cierta temperatura y los cambios estructurales ocurren nuevamente cuando la aleación se enfría a temperatura ambiente.

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro-carbono.

En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

La clasificación de las aleaciones férreas según el contenido en carbono comprende tres grandes grupos:
 
Las fases en las que se puede encontrar la aleación Hierro-Carbono dentro del diagrama de equilibrio son:
-          Ferrita: solución sólida de Fe-α, con composición máxima del 0,025% de C a 723º C y de 0,008% a temperatura ambiente.
-          Austenita, solución sólida de Fe-γ, con composición máxima del 2% de C, a 1130ºC
-          Cementita, compuesto definido con formula CFe3 de estructura ortorrómbica, compuesto por 6,67% de C y 93.33% de Fe. Es magnética hasta los 210º C.
-          Perlita, constituyente compuesto por un 86,5% de Ferrita y 13,5% de Cementita, de estructura laminar.
-          Ledeburita, constituyente eutéctico con composición 4,3% de Carbono y 95,7% de Hierro.


 
 
 

 
Se clasifican según su concentración en carbono:

-          Aceros bajos en carbono. Constituye la mayor parte de todo el acero fabricado. Contienen menos del 0.25 % en peso de C.
§  La micro-estructura consiste en ferrita y perlita
§  Son de fácil mecanizado, soldables y baratos.
§  Se utilizan para fabricar vigas, carrocerías de automóviles, y láminas para tuberías edificios y puentes.
§  Son relativamente blandos y poco resistentes pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad.

-          Aceros medios en carbono. Contienen entre el 0.25 y 0.60 % en peso de C.
§  Estos aceros pueden ser tratados térmicamente mediante austenización, temple y revenido para mejorar las propiedades mecánicas.
§  Se suelen utilizar para fabricar cinceles, martillos, cigüeñales, pernos, etc.
§  Son más resistentes que los aceros bajos en carbono pero menos dúctiles y maleables.

-          Aceros altos en carbono. Generalmente contienen entre el 0.60 y 1.4 % en peso de C.
§  Casi siempre se utilizan con tratamientos de templado y revenido que lo hacen muy resistentes al desgaste y capaces de adquirir la forma de herramienta de corte.
§  Por ejemplo, cuchillos, navajas, hojas de sierra, brocas para cemento, corta tubos, troqueles, herramientas de torno, muelles e hilos e alta resistencia.
§  Son más duros y resistentes (y menos dúctiles) que los otros aceros al carbono.

 
FUNDICIONES

A) La fundición gris tiene un contenido en carbono entre 2.5 y 4.0 % y de silicio entre 1 y 3 %:
-        El grafito suele aparecer como escamas dentro de una matriz de ferrita o perlita
-        Es uno de los materiales metálicos más baratos.
-        Se utiliza en bloque de motores, tambores de freno, cilindros y pistones de motores.
-        Desde un punto de vista mecánico las fundiciones grises son comparativamente frágiles y poco resistentes a la tracción.

B) La fundición dúctil o esferoidal se consigue añadiendo pequeñas cantidades de magnesio y cerio a la fundición gris en estado líquido:
-        No es frágil y tiene propiedades mecánicas similares a las de los aceros. Presenta una mayor resistencia a la tracción que la fundición gris.
-        Se suele utilizar para la fabricación de válvulas y engranajes de alta resistencia, cuerpos de bomba, cigüeñales y pistones.

C) La fundición blanca contienen poco carbono y silicio (< 1%) y se obtienen por enfriamiento rápido.
-        Generalmente la fundición blanca se obtiene como producto de partida para fabricar la fundición maleable.
-        Su aplicación se limita a componentes de gran dureza y resistencia al desgaste y sin ductilidad como los cilindros de los trenes de laminación.


Diagramas de enfriamiento (curvas de s)

-         Hipoeutectoide

-         Eutectoide

-         Hipereutectoide

miércoles, 5 de diciembre de 2012

Practica nº 16 soldadura angulo interior MIG/MAG


PRACTICA Nº3

Soldadura ángulo interior MIG/MAG

 

·         Croquis del tipo de unión con cotas reales.

 
 
A continuación la unión de las 2 chapas a tope con MIG/MAG
 
 

A) Cordón continuo
B) Cordón discontinuo
 
 
·         Descripción  y desarrollo de la práctica recogiendo los distintos procesos y parámetros.

La descripción de esta práctica es sencilla, porque:
-          Utilizamos las chapas de la practica a tope MIG/MAG.
-          Las chapas están cortadas y unidas por 2 cordones diferentes.
-          El único proceso es el de unión.

Nos centramos en la descripción de la unión, primero; seleccionamos una herramienta esencial como es la escuadra imantada, que nos servirá para guiarnos y a la vez para presentar adecuadamente las chapas. Las chapas deberán quedar con los puntos de soldadura buenos, es decir, los atravesados hacia dentro y desde donde se suelda hacia fuera para poderse limar.

Segundo;  una vez presentadas y con las debidas medidas de seguridad como son mascara, gafas, peto y guantes entre otras... iremos directos a la unión.

En mi caso realicé 8 chapas en la práctica anterior, realice uniones de cordón discontinuo con cordón discontinuo y cordón contiuo con cordón continuo por lo tanto realice 2 tipos diferentes de uniones de chapa por cordón (discontinuo y continuo).

Una vez realizados los puntos de uniones en los extremos y estando bien soldada la chapa, quitamos la escuadra imantada y realizamos los siguientes puntos por el centro y donde falte.

Para la unión, colocamos las chapas con la escuadra apoyada sobre las rendijas de la mesa en diagonal hacia nosotros para hacer un cordón más eficaz.

·         Comparación de los procesos y los parámetros utilizados.

Los procesos utilizados son los descritos anteriormente;
-        Coger las chapas de la practica anterior
-        Seleccionar la posición adecuada de las chapas
-        Presentarlas con la escuadra imantada
-        Soldar chapas mediante los diferentes cordones

Los procesos que rige la teoría son idénticos a los vistos en la práctica, con la única diferencia que los resultados a veces no son los esperados.

·         Dificultades encontradas.

Una de las grandes dificultades que me encontré fue, presentar las chapas con la escuadra imantada, puesto que tuve que limar las superficies para hacer un buen contacto.

Una vez que las presente el siguiente problema que me encontré fue que los puntos no me salían bien e incluso hice algún agujero que después tuve que arreglar.

Tuve que perder tiempo haciendo mantenimiento de la maquina MIG/MAG, porque el grupo que la utilizo anteriormente la dejo destrozada y había que desenredar el hilo y volver a meterlo adecuadamente.

·         Conclusiones personales.

Es una práctica en la que la habilidad de la creación de las chapas determinará el resultado final, puesto que si no son muy perfectas, un simple hueco o curvatura en el perfil puede provocar un mal punto y un desastre de la práctica.

·         Riesgos asociados a la práctica asi como medidas de seguridad adoptadas y equipos de protección utilizados.

Riesgos asociados:
-        Un nivel de ruido considerable, alcanzando los 80dB
-        Quemaduras por el salto de las chispas
-        Perdidas de visión, por la exposición del calor sin medidas de protección (gafas).
Equipos y medidas de seguridad:
-        Casco o mascara protectora
-        Gafas
-        Guantes
-        El acceso a la zona de trabajo de la máquina debe poseer dispositivos de corte de la operación de la máquina en caso de acceso no autorizado.
-        Petos
-        Botas de seguridad

Fecha de inicio: 27/10/2012                       Fecha de finalización: 28/11/2012
Tiempo estimado: 4 horas                           Tiempo real: 4 horas

martes, 4 de diciembre de 2012

Practica nº 15 Soldar a tope MIG/MAG



PRACTICA Nº2

Soldadura a tope MIG/MAG

 

·         Croquis del tipo de unión con cotas reales.

                                      

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A continuación la unión de las 2 chapas a tope con MIG/MAG

 
A) Cordón continuo
B) Cordón discontinuo

·         Descripción  y desarrollo de la práctica recogiendo los distintos procesos y parámetros.

En primer lugar, comenzamos seleccionando la chapa que vamos a utilizar, en este caso cogeremos chapa de 0,8mm de grosor.
 
Una vez escogida la chapa, tomamos medidas con un lápiz de punta gorda sobre la chapa, controlando que el rectángulo sea exacto, 100x50.

Cuando hemos marcado la zona a cortar, procederemos a cortar la chapa utilizando la cizalla manual, debido a que los cortes son más limpios que con una tijera corta chapas.

Teniendo las 4 chapas en nuestro poder, confirmaremos las medidas, limaremos las partes que veamos con rebarbas y que sean las 4 lo más iguales posibles. Debemos estar seguros de que las chapas son planas y no describen curvaturas pues cuando soldemos un simple hueco puede provocar el fracaso de la práctica.

Estando las 4 chapas correctas, solicitaremos 2 chapa a una unión por cordón continuo y las otras 2 chapas a cordón discontinuo, esta última precisara de unas distancias:
-        Se soldaran puntos en la mitad, después desde los bordes hasta 20 mm por cada lado.

Una vez que las chapas ya tienen su forma, procederemos a soldarlas en la MIG/MAG. Pasos a seguir:

1.       Sujetar las chapas con presillas y dedicar el tiempo necesario a su buena sujeción y sobretodo colocación.
2.       Conectar la maquina, abrir bombona, poner la relación de hilo y presión adecuada.
3.       Ponerse los epis; gafas, mascara protectora, guantes y el mono para no quemarse el buzo.
4.       Una vez listo todo y bien colocadas las chapas procederemos a su unión.
5.       La distancia de la semiautomática es de 0,5mm de la zona a la que se quiere soldar y lo mas perpendicular posible.

 Por último, ver el resultado de las uniones, si las chapas estaban en buen estado el resultado será favorable sino será un fracaso.

·         Comparación de los procesos y los parámetros utilizados.

Los procesos utilizados son los descritos anteriormente;
-        Escoger chapa
-        Toma de medidas
-        Cortar chapa
-        Colocar chapas con las presillas
-        Soldar chapas mediante los diferentes cordones

Como podemos comprobar los parámetros son los mismos y la comparación es similar, el único factor no controlable es el pulso y manejabilidad de la persona para desempeñar esta tarea.

·         Dificultades encontradas.

Una vez practicado los diferentes puntos de unión tapón y calado, esta práctica tenía como misterio la unión a tope sin superponerse.

La mayor dificultad ha sido el pulso que no he logrado poner un cordón completamente recto y debido al poco margen que tenemos no podemos estar a repetirlas.

Otro grave problema fue el cambio de máquina de un día para otro, que no son del todo igual, y por lo tanto aunque la prepares adecuadamente, no conseguí hacerlo bien y como consecuencia realice varios agujeros en la chapa que destrozaron por completo la práctica.

·         Conclusiones personales.

Esta práctica no es muy difícil pero como toda soldadura necesita de gran practica para poder mejorar y ver buenos resultados.

El tiempo es uno de los factores que limita la perfección.

·         Riesgos asociados a la práctica asi como medidas de seguridad adoptadas y equipos de protección utilizados.

Riesgos asociados:
-        Cortes por mala manipulación de maquinaria ejemplo; cizalla.
-        Un nivel de ruido considerable, alcanzando los 80dB
-        Quemaduras por el salto de las chispas
-        Perdidas de visión, por la exposición del calor sin medidas de protección (gafas).
Equipos y medidas de seguridad:
-        Casco o mascara protectora
-        Gafas
-        Guantes
-        Distancias de seguridad con las herramientas de corte
-        El acceso a la zona de trabajo de la máquina debe poseer dispositivos de corte de la operación de la máquina en caso de acceso no autorizado.
-        Petos
-        Botas de seguridad

Fecha de inicio: 20/10/2012                       Fecha de finalización: 21/11/2012

Tiempo estimado: 4 horas                           Tiempo real: 6 horas